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随着我国经济的迅猛发展,工业生产过程中的重金属污染物通过各种途径进入土壤中,进而使得我国土壤重金属污染问题日益加剧。目前,土壤重金属污染修复技术主要包括物理法、生物修复法以及化学固化法等,而水热炭作为一种低成本的新型绿色材料,凭借着其自身高比表面积和丰富的官能团等特性,在土壤重金属污染修复方面有着低价和环保的优势,但目前主要的研究集中在不同生物质水热炭对土壤中重金属固定稳定化作用上,而对于改性水热炭修复重金属污染土壤的研究较少。故本文利用松木屑作为前体,采用水热炭化法制备生物炭,并用磷酸二氢铵、磷酸和过氧化氢分别改性制备水热炭,通过扫描电镜、比表面积和孔结构分析、红外光谱等技术手段进行表征。在吸附实验中探讨了所制备水热炭对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附效果,并分析了吸附机理。在此基础之上,通过土壤培养实验,探讨了所制备水热炭对于土壤中铬的稳定性研究。主要结论如下:(1)木屑水热炭(BC)的最佳制备温度为240℃,最佳制备时间为4h;四种水热炭表面p H均偏酸性,零电荷点在4.0左右,有助于吸附酸性条件下的阴离子基团。水热炭化的过程丰富了炭表面的含氧官能团,羟基、羧基等酸性官能团的数量有所增加。磷酸二氢铵改性水热炭(NBC)中N含量有所增加,红外光谱证明了NBC表面新出现了吡啶、氨基等含氮官能团,但是NBC比表面积下降了40.04%。过氧化氢改性水热炭(OBC)的O含量得到增加,炭表面含氧官能团数量增多,且比表面积最大,孔隙最为发达。磷酸改性水热炭(PBC)炭表面的含氧官能团较为丰富,提高了炭的芳香化程度,但是活化剂的腐蚀造成其比表面积降低了83.77%。总之,本实验所采用的改性方法均从各个方面提高了木屑水热炭本身的一些特性,进而增强了吸附稳定性。(2)对于溶液中Cr(Ⅵ)的吸附,水热炭吸附能力随着p H的增大而降低,BC、NBC、OBC在p H=3时效率最大,均达到了85%以上,而PBC的最佳p H=2。炭投加量的增加并没有导致Cr(Ⅵ)去除率的增大,四种水热炭的最佳投加量均为8g/L。初始浓度的增大,提高了离子的传质动力,进而提升水热炭的单位吸附量。BC、NBC、OBC吸附平衡时间为24h,而PBC则在12h即达到了吸附平衡。模型拟合结果显示,四种水热炭吸附动力学更符合二阶动力学模型,R~2均在0.99以上,颗粒内扩散拟合直线并没有经过原点,说明了四种水热炭对于溶液中Cr(Ⅵ)的吸附过程是属于发生电子传递的化学吸附,且吸附速率受到溶液离子浓度等多因素的影响。BC和PBC的Langmuir模型拟合更具优势,此两种水热炭的吸附过程多为单分子层吸附,而NBC和OBC更符合Freundlich模型,以均质吸附为主。磷酸二氢铵和过氧化氢的改性均提升了水热炭对于Cr(Ⅵ)的吸附能力,NBC的提升最大,其单位吸附量提高了16%。(3)土壤培养实验结果显示,四种水热炭均能够一定程度的降低土壤中铬的危害性,其中NBC在稳定土壤中铬毒性方面优势最大,由空白土壤的23.63%降低至17.21%。而BC对于土壤中铬稳定性受到炭投加量的增加影响较小,其余三种水热炭在降低土壤中铬毒性方面均与投加量正相关,且10%NBC效果也最好。随着培养时间的延伸,NBC由于本身丰富的官能团以及较大的比表面积,在稳定铬污染土壤方面具有持久性的优势。